Een onderzoeksgroep fabriceerde samen moleculaire motoren op een metalen substraat met behulp van supramoleculen, en met succes hun rotatie omgekeerd door de binding tussen moleculen die een supramolecuul vormen te herschikken.

Een moleculaire motor is een soort nanomachine die van vitaal belang is voor het ondersteunen van de dagelijkse activiteiten van levende organismen. Het is een droom van nanotechnologie-onderzoekers om een ​​mechanisch systeem te fabriceren dat wordt aangedreven door nanomachines op dezelfde manier als biologische systemen moleculaire motoren ontwikkelen op een zelforganiserende manier. Terwijl moleculaire motoren al zijn gemaakt op substraatoppervlakken met behulp van organische moleculen, ze hadden een groot probleem omdat ze niet in staat waren om hun draairichting te veranderen. Dit probleem wordt veroorzaakt door hun structurele stijfheid die gepaard gaat met een sterke binding tussen de moleculen waaruit een motor bestaat.

In dit onderzoek, het gezamenlijke onderzoeksteam fabriceerde structureel flexibele moleculaire motoren met behulp van een supramolecuul, en slaagde er voor het eerst in de draairichting van de motoren te manipuleren. Een supramolecuul heeft een complexe structuur, bestaande uit verschillende moleculen die losjes met elkaar verbonden zijn door waterstofbruggen en/of andere soorten zwakkere bindingen ten opzichte van covalente bindingen. Een motor gemaakt van een supramolecuul roteert in één richting wanneer elektrische stroom in het molecuul wordt geïnjecteerd. In aanvulling, het team slaagde erin de draairichting van de motor om te keren door onder bepaalde omstandigheden motoronderdelen te herschikken via het aanleggen van elektrische stroom. Het team bereikte dit omdat supramolecuul-bevattende moleculen door matige sterkte werden gebonden, die niet te sterk en niet te zwak is. Bovendien, aangezien het team het principe van zelforganisatie in biologische systemen heeft toegepast op de fabricage van moleculaire motoren, ze geloven dat massaproductie van de producten haalbaar is.

Voortbouwend op deze positieve resultaten, het team zal ernaar streven om op grotere schaal nanomachines met superieure functionaliteit te maken. Ook, studies over het gedrag van kunstmatige moleculaire motoren kunnen helpen om het gedetailleerde mechanisme te begrijpen van hoe natuurlijk voorkomende moleculaire motoren in biologische systemen werken.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Nano-letters , een tijdschrift van de American Chemical Society, op 22 juni, 2015.